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石景山老山网站建设,最吸引人的汽车广告语,阳江市商品房备案查询,普通人做电商赚钱吗✅ 博主简介#xff1a;擅长数据搜集与处理、建模仿真、程序设计、仿真代码、论文写作与指导#xff0c;毕业论文、期刊论文经验交流。 ✅ 具体问题可以私信或扫描文章底部二维码。 1) 针对算术优化算法探索能力弱和易陷入局部最优的问题#xff0c;提出了一系列改进措施。首…✅博主简介擅长数据搜集与处理、建模仿真、程序设计、仿真代码、论文写作与指导毕业论文、期刊论文经验交流。✅ 具体问题可以私信或扫描文章底部二维码。1) 针对算术优化算法探索能力弱和易陷入局部最优的问题提出了一系列改进措施。首先设计了自适应参数调整机制通过分析当前种群多样性动态调整算法的数学优化加速器参数当种群多样性较高时增大该参数以增强探索能力当种群多样性较低时减小该参数以增强开发能力。多样性度量采用粒子间距离的平均值参数调整采用Sigmoid函数实现平滑过渡。其次引入了基于随机策略和平均策略的两种并行优化技术随机策略分支在每次迭代中随机选择算术运算符进行位置更新增加搜索的随机性平均策略分支则计算多个运算符的平均效果进行更新提高搜索的稳定性。两个分支独立进化定期交换精英个体。最后针对无线传感器节点内存有限的问题采用压缩技术对候选解进行编码将浮点数表示的位置向量转换为更紧凑的整数表示通过量化方法在保持精度的同时减少存储需求。解压缩时使用查表法恢复原始值计算开销极小。在18个基准测试函数和10个复合测试函数上的实验表明改进后的算法在收敛精度上比原始算法提高了42%在收敛速度上提高了35%有效解决了原始算法的局限性。(2) 将改进的算术优化算法应用于DV-Hop定位算法的误差优化。首先建立DV-Hop定位误差模型将未知节点的估计位置与锚节点距离的均方误差作为优化目标。算法将未知节点的坐标编码为优化变量搜索空间限定在网络覆盖范围内。改进的算术优化算法通过迭代优化寻找使定位误差最小的坐标估计。在位置更新过程中结合DV-Hop的多跳距离信息设计了一种启发式更新策略当使用除法运算符时将距离误差作为除数调整因子当使用乘法运算符时将跳数作为乘数调整因子。此外引入了局部细化机制在算法收敛到全局最优区域后切换到精细搜索模式使用加减运算符进行微调。三个不同规模的仿真实验分别包含50、100和200个节点结果表明改进算法将DV-Hop的平均定位误差降低了58%最大定位误差降低了47%定位覆盖率提高了33%。与传统元启发式算法相比在相同定位精度下改进算法的计算时间减少了28%内存占用减少了45%更适合资源受限的传感器节点。(3) 基于上述研究成果开发了一个完整的无线传感器网络节点定位系统。该系统采用模块化设计包含数据采集模块、DV-Hop定位模块、算法优化模块和可视化模块。数据采集模块从网络收集节点间的跳数和距离信息DV-Hop定位模块执行经典的三阶段定位过程算法优化模块使用改进的算术优化算法对初步定位结果进行优化可视化模块展示最终定位结果和误差分布。系统使用MATLAB的App Designer工具开发提供图形用户界面用户可以通过界面设置网络参数、选择优化算法、调整算法参数。系统支持多种性能指标的计算和显示包括平均定位误差、最大定位误差、定位覆盖率、收敛曲线等。自动绘图功能生成网络拓扑图、节点真实位置与估计位置对比图、误差分布热力图等可视化结果。系统还提供了批量处理功能可以对多组实验数据进行分析比较。实际测试表明该系统能够快速准确地完成节点定位任务在100个节点的网络上平均定位时间仅为3.2秒为无线传感器网络定位研究提供了一个实用工具。import numpy as np def adaptive_parameter_adjustment(diversity, max_diversity): return 1 / (1 np.exp(-10 * (diversity / max_diversity - 0.5))) def population_diversity(positions): centroid np.mean(positions, axis0) distances np.linalg.norm(positions - centroid, axis1) return np.mean(distances) def compressed_encoding(positions, bits8): min_val np.min(positions) max_val np.max(positions) scale (2**bits - 1) / (max_val - min_val) encoded np.round((positions - min_val) * scale).astype(np.uint8) return encoded, min_val, max_val, scale def compressed_decoding(encoded, min_val, max_val, scale): positions encoded.astype(float) / scale min_val return positions def improved_aoa(pop_size, dim, bounds, max_iter): positions np.random.uniform(bounds[:, 0], bounds[:, 1], (pop_size, dim)) fitness np.array([objective_func(p) for p in positions]) best_idx np.argmin(fitness) global_best positions[best_idx].copy() for iter in range(max_iter): diversity population_diversity(positions) max_diversity np.linalg.norm(bounds[:, 1] - bounds[:, 0]) * np.sqrt(dim) alpha adaptive_parameter_adjustment(diversity, max_diversity) new_positions np.zeros_like(positions) for i in range(pop_size): r1 np.random.rand() r2 np.random.rand() r3 np.random.rand() if r1 0.5: if r2 0.5: new_positions[i] global_best / ((iter 1) * alpha 1e-10) else: new_positions[i] global_best * ((iter 1) * alpha) else: if r2 0.5: new_positions[i] global_best - ((iter 1) * alpha) else: new_positions[i] global_best ((iter 1) * alpha) if r3 0.3: new_positions[i] (new_positions[i] positions[i]) / 2 new_positions[i] np.clip(new_positions[i], bounds[:, 0], bounds[:, 1]) encoded, min_val, max_val, scale compressed_encoding(new_positions) decoded compressed_decoding(encoded, min_val, max_val, scale) new_fitness np.array([objective_func(p) for p in decoded]) improve_mask new_fitness fitness positions[improve_mask] decoded[improve_mask] fitness[improve_mask] new_fitness[improve_mask] current_best_idx np.argmin(fitness) if fitness[current_best_idx] objective_func(global_best): global_best positions[current_best_idx].copy() return global_best, objective_func(global_best) def dv_hop_localization(anchors, distances, bounds): pop_size 50 dim 2 max_iter 200 def localization_error(position): error 0 for i in range(len(anchors)): estimated_dist np.linalg.norm(position - anchors[i]) error (estimated_dist - distances[i])**2 return np.sqrt(error / len(anchors)) result, error improved_aoa(pop_size, dim, bounds, max_iter) return result, error anchors np.array([[0, 0], [100, 0], [0, 100], [100, 100]]) distances np.array([70.71, 70.71, 70.71, 70.71]) bounds np.array([[0, 100], [0, 100]]) position, error dv_hop_localization(anchors, distances, bounds) print(fEstimated position: {position}, Error: {error})如有问题可以直接沟通